[發明專利]一種衛星移動通信天線的慣導校準方法

有效

• 申請號: 202011230920.4
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112304339B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 鄔富存;黃玉樂;章文才;賈建國
• 申請（專利權）人: 迪泰（浙江）通信技術有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 寧波高新區核心力專利代理事務所(普通合伙) 33273
• 代理人: 蔡菡華

本發明公開了一種衛星移動通信天線的慣導校準方法，包括在標準室溫下，天線放置于水平校準平臺上，慣導安裝于天線俯仰軸側邊；上電后，采集陀螺傳感器數據，控制電機運動，使慣導保持水平狀態靜態預熱；采集陀螺在3個方向軸上的零位數據，采用算術平均濾波法得到零位值；方位電機開始以10°/s的實際速度連續旋轉，經上述方式處理得到實際速度；依次旋轉電機從20°/s、30°/s、……，直至100°/s，得到采樣速度Gz2、Gz3、……、Gz10；根據采樣速度與實際速度確定擬合直線斜率k和截距b，減小采樣速度與實際速度之間非線性影響，根據以上方法實現橫滾、俯仰方向的陀螺校準，降低陀螺的零偏及非線性度實現慣導校準。

技術領域

本發明涉及衛星移動通信領域，尤其涉及一種衛星移動通信天線的慣導校準方法。

背景技術

隨著移動載體衛星通信技術的廣泛運用，衛星天線的跟蹤性能指標對慣導系統的可靠性和精度方面提出了越來越高的要求。目前在大多數天線設計方案中，采用高精度的MEMS陀螺作為測姿傳感器，其成本昂貴。且需要滿足在一定的環境條件下，對速率轉臺上的慣導進行零位校準和線性度校準。

另外，由于在衛星天線的信號反饋系統中采用含有MEMS慣性測量單元 (IMU) 的高性能運動控制系統，傳感器對準誤差常常是其關鍵考慮之一。對于IMU中的陀螺儀，其對準誤差體現在各陀螺儀的旋轉軸與系統定義的“慣性參考系”之間的角度差。如圖1所示即為陀螺儀相對于其封裝邊緣（即慣性參考系）的對準誤差，實線代表封裝內部陀螺儀的各個旋轉軸，ψx、ψy、ψz代表三個對準誤差項的最大值。一個慣導系統在實際應用中的對準精度取決于兩個關鍵因素：陀螺儀的對準誤差和在運行過程中將其固定就位的機械系統的精度。

發明內容

本發明提出了一種衛星移動通信天線的慣導校準方法，通過微機電MEMS(MicroElectron Mechanical System)傳感器搭建出具有較高精度的慣導自校準系統，減小了陀螺的零偏誤差及非線性度，從而降低了慣導模塊的對準誤差影響，提高了慣導模塊的性能精度。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種衛星移動通信天線的慣導校準方法，包括以下步驟：

S1、在標準室溫環境條件下，將天線放置于水平校準平臺上，慣導模塊則安裝于天線俯仰軸的側邊，并使慣導模塊的底面與天線鍋面的中軸線在俯仰方向上的夾角為30°～60°，使得天線鍋面在跟蹤衛星信號時，慣導模塊的傾角保證在-60°～60°范圍內；

S2、通電后，天線控制器獲取慣導模塊中加速度傳感器采集的鍋面傾角數據，控制方位、橫滾以及俯仰三個方向上的電機運動，使所述慣導模塊保持水平狀態，即慣導模塊處于零位狀態，然后靜態預熱10～30分鐘，以減少慣導模塊溫度波動對其性能的影響；

S3、天線控制器獲取陀螺傳感器在方位、橫滾以及俯仰三個方向軸上的零位數據，并采用算術平均濾波法得到陀螺傳感器在三個方向上的角速度零位值Gx0、Gy0、Gz0；

S4、方位電機控制天線鍋面開始以10°/s的速度連續旋轉，天線控制器獲取陀螺傳感器采集到的天線鍋面在方位方向上的角速度數據，然后通過算術平均濾波法處理后得到陀螺傳感器所采集到的方位方向上的角速度Gz1；

S5、重復步驟S4的方法，天線鍋面依次以20°/s、30°/s、40°/s、……、100°/s的速度旋轉，陀螺傳感器依次采集到天線鍋面在方位方向上的相應角速度Gz2、Gz3、Gz4、……、Gz10；